深基坑工程施工变形监测与数值模拟对比分析研究

以天津市某深基坑工程为背景,对现场监测数据进行整理、分析,并采用PLAXIS 3D有限元数值模拟分析法建立三维空间实体模型,对基坑开挖施工过程中地连墙深层水平位移以及周边地表沉降进行数值模拟分析,将监测数据与模拟计算结果进行对比分析,研究结果表明,数值模拟结果与现场实测数据变化趋势基本一致,数值较接近,地连墙深层水平位移相差3 mm以内,周边地表沉降相差4 mm以内;随着开挖深度的增加,地连墙深层水平位移逐渐增大,且最大位移点逐渐下移,墙体位移变化呈中间大、两端小的"鼓肚"形状;随着土方开挖的进行,周边地表沉降逐渐增大,最大沉降值点逐渐向基坑外侧延伸,在第四步土方开挖完毕及基坑顶部施工完成后,最大值点均出现在距基坑边11 m处;实测值与计算值均在规范限制以内,符合基坑变形要求。     

南宁地铁3号线长堽路车站基坑变形特征研究

以南宁地铁3号线长堽路站基坑为工程背景,整理、分析现场施工过程监测数据,总结围护结构水平位移、周边地表变形、支撑轴力实测数据规律,探讨基坑在不同开挖深度下围护结构及坑边地表变形规律及特征。采用有限元Midas软件,建立基坑开挖模拟模型,对其分步开挖进行了数值模拟,并将计算结果与实测数据进行对比分析,进一步总结分析狭长型基坑在不同开挖深度下整体变形特征。研究表明,长堽路站基坑随着开挖深度增加,围护桩水平位移增大,最大值位置逐渐向下部移动,最大部位位于第二层开挖线与第三层开挖线之间;整体上基坑长边及短边围护结构水平位移由基坑中部向两端逐渐减小;随着基坑开挖深度不断增加,坑边地表沉降量不断增大,基坑周附近8 m范围内沉降变形最大,随着与基坑距离逐渐增大沉降量逐渐减小。基坑周边沉降影响范围约为15 m,基坑长边及短边地表沉降量均由中部向两端减小。     

基坑群间有限土压力及支护结构相互作用研究

随着地下空间开发的不断深入,城市密集区基坑群不断涌现,相邻基坑同步开挖时基坑间留有有限宽度土条的现象越来越普遍。采用微分体受力平衡的方法,基于极限平衡理论,利用力的平衡方程和微分方程,推导出两个相邻围护结构间有限土体土压力的计算公式。结合火车东站与有限元数值模拟研究发现,随着基坑开挖深度的增加,围护墙的侧向位移和桩身弯矩不断增大,基坑东西两侧围护墙分别在50.0 m和31.0 m深度处桩身弯矩达到最大值,在33.0 m深度处侧向位移达到最大值。A、B基坑的同时开挖,使坑间地表沉降产生叠加效应。土方开挖完成,地连墙上部大约15.0 m深度范围内的坑间有限土体土压力呈现被动土压力特征。     

南京地铁过江隧道中间风井施工监测分析

对南京地铁过江隧道中间风井开挖时的地表沉降、深层土体位移、支撑轴力、地下水位及墙顶水平位移与沉降的监测结果进行分析,并着重对比研究2次管涌期间各监测项目的变化情况,监测结果表明:地表沉降最大值位于距离基坑边0.5倍基坑深度处,开挖对周边影响范围为2倍基坑深度;支撑轴力与开挖工况、温度、降雨和水位有着密切关系;当基坑开挖到0.75倍基坑深度时,沉降明显变大,此时此处冠梁、支撑的截面和刚度对控制基坑变形至关重要,适当增加刚度或截面可以有效减小基坑变形及地表沉降。地下水位反映围护结构止水效果,受工况、降雨和长江水位等影响,有一定滞后性,可通过监测地表沉降初步判断涌砂的来源。     

深基坑开挖与内支撑调节对邻近沉井影响规律试验研究

为了探明基坑开挖以及内支撑伸缩调控下基坑与邻近沉井受力特性变化规律,采用室内“基坑-沉井”模型试验,研究了沉井侧壁土压力、内力、周边地表沉降、墙背土压力等变化规律。结果表明：基坑开挖过程中,墙背土压力减小,沉井侧壁水平弯矩由正转负,最大弯矩值位置随开挖深度的增大逐渐下移,周边地表沉降呈三角形分布;内支撑伸缩调节时,当前支撑深度附近墙背土压力受到的影响最明显,调节第3道支撑时局部土压力变化率最大,调节第4道支撑时局部土压力值达到最大值;多道支撑同时调节综合影响范围大于单支撑调节;支撑伸缩可能造成沉井发生一定转动,对靠近基坑侧沉井侧壁土压力影响大于远离基坑一侧;伸长内支撑可以一定程度减小基坑围护结构和邻近沉井位移,但是会导致沉井局部弯矩和土压力急剧增大,工程中应加强土压力和结构变形监测。     

长江漫滩高承压水地基地连墙承载特性现场试验研究

 针对长江漫滩高承压水地基,以南京青奥轴线-梅子洲过江通道基坑为依托工程,开展格栅地连墙和普通地连墙承载特性的现场试验研究,分别测试研究其墙顶水平位移、墙体深层水平位移、地表沉降、支撑轴力等随基坑开挖及时间的变化规律。主要结论如下：(1) 墙顶水平位移在支撑设置后均有回弹变形趋势,变形受支撑架设、预加轴力及拆除影响较大;(2) 2种墙体深层水平位移随深度均呈“胀肚型”变化趋势,两者最大侧移均发生在埋深中上部区域;(3) 格栅地连墙在基坑开挖初期,地表先小幅隆起,普通地连墙无隆起现象,且沉降明显偏大,两者随距墙体距离增大沉降逐步变小,且不同距离处差异沉降在基坑开挖后期均有增大趋势。     

SMW工法围护软粘土深基坑开挖蠕变特性分析

基于有限差分理论,通过对FLAC3D软件自带蠕变CVISC模型进行适当修正后得到组合粘弹塑性KV-M-C模型,采用该模型对SMW工法围护软粘土基坑不同开挖工况下坑底回弹、基坑周围地表沉降、钢支撑内力及围护墙的变形情况等进行了蠕变数值计算,结果表明:随着基坑开挖深度的增大,坑底位移及基坑周边地表沉降将越大,围护墙体最大侧向位移在第二道支撑与基坑底部之间;将蠕变计算结果与弹塑性计算结果进行对比分析表明,基坑底鼓及周边地表沉降的位移分布规律基本相似,但考虑土体蠕变特性后基坑底鼓、地表沉降及钢支撑轴力的数值都明显偏大.     

TRD搅拌墙施工对周边环境影响实测分析

以苏州轨道交通5号线茅蓬路站基坑工程为研究背景,对该基坑TRD搅拌墙(止水帷幕)施工过程中的周边地表沉降、深层土体水平位移、土压力及孔隙水压力等进行了现场实测,并对实测数据进行整理分析,结果表明:在TRD搅拌墙成墙施工阶段,土体向墙体(槽段)外侧位移、地表隆起、土压力和孔隙水压力增加;在墙体形成但尚未结硬前,土体向墙体(槽段)内侧位移、地表回落、土压力和孔隙水压力减小,随着墙体水泥土逐步硬化,土体变形、土压力和孔隙水压力最终趋于稳定;在TRD搅拌墙施工阶段,周边1 m～5 m范围内地表隆起值为5.65 mm～7.15 mm,深层土体水平位移最大值为16.14 mm(地表下4 m深度),对周边环境的影响总体较小。     

超深风井基坑结构变形行为的监测研究

超深风井基坑周边环境复杂,其结构变形问题是影响深基坑工程安全的重要因素。文章依托厦门地铁3号线过海段风井基坑工程,通过现场监测的研究手段,系统分析了深基坑结构变形特征,明晰了地连墙水平位移、支撑轴力、地下水位、地表沉降等指标的演化规律。结果表明：地连墙水平位移、支撑轴力、地表沉降均随着基坑开挖深度的增加而增大。地连墙水平位移在基坑开挖至第四层时增长最为显著;支撑轴力最大值出现在基坑开挖至坑底阶段,内支撑的设置对地表变形也有一定抑制作用,但基坑周围动荷载对地表沉降影响显著;地下水在基坑开挖完成后会逐渐趋于稳定。研究成果可为沿海地区深基坑工程设计与施工提供参考。     

软土基坑施工优化离心模型试验

以上海五坊园三期基坑工程为依托,开展了两组不同开挖分区方式的基坑开挖离心模型试验,通过测定不同开挖分区和支护方式对应的基坑围护结构变形规律及周边地层变形规律,探讨了开挖分区和支护方式对基坑开挖扰动效应的影响。试验结果表明:不同开挖分区工况下围护结构变形均随开挖深度的增大而增加,墙后地表沉降呈现勺子形分布并随距离的增加而减小;开挖分区工况对围护墙的内力变形影响较大,分区开挖有效控制了围护结构以及坑外土层的变形,后期开挖基坑对先期开挖完成基坑的地下连续墙弯矩和变形影响较小。先期较大面积开挖产生的弯矩和侧向位移均大于开挖面积较小工况的值,且较小分区面积对于远处地表沉降约束较好。